Einstieg in die Chemie
Inhaltsverzeichnis |
Was ist eigentlich Chemie?
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Wenn du überlegst, was du dir unter einem Chemiker so vorstellst, wirst du vielleicht bei einem solchen Bild, wie das links, sofort zustimmen ... das sieht nach einem Chemiker aus, oder? |
Die Frage, was Chemie eigentlich genau ist, wirkt im ersten Moment ganz einfach. Ein Chemiker oder ein Chemielehrer sollte sie doch ohne weiteres beantworten können! Aber leider ist die Antwort auf diese Frage alles andere als klar. Und trotzdem versuchen wir, ein wenig Licht in das Dunkel zu bringen. Ein berühmter Chemiker soll einmal folgendes gesagt haben:
 “Chemie
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Die Wissenschaft Chemie beschäftigt sich also ganz grundlegend mit all den Dingen, die uns umgeben. Woraus bestehen diese Dinge? Welche Eigenschaften haben sie - und warum? Wie kann ich Stoffe ineinander umwandeln, also zum Beispiel aus Sand Glas erzeugen?
Was machen Chemiker?
Chemie spielt in vielen Bereichen des Alltags eine herausragende Rolle:
| Chemiker können gezielt neue Stoffe "erfinden". |
- In der Materialwissenschaft werden z.B. Kunststoffe mit bestimmten benötigten Eigenschaften hergestellt. Wegen drohender Erdölknappheit, muss man sich überlegen, wie man Kunststoffe aus Naturstoffen herstellen kann. Auch die Entsorgung und das Recycling sind dabei wichtig.
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Das sogenannte  Aerogel ist besonders leicht aber trotzdem stabil. Ein 2,5 kg schwerer Ziegel wird hier von einem 2 g schweren Stück Aerogel getragen. |
Thermoplastische Polyurethane sind neue, gut federnde und gut wieder verwertbare Materialien für die Sohlen von Sportschuhe. | Graphen ist ein "neuer" Wunderstoff, von dem man sich viel verspricht. Nur eine Lage von Kohlenstoff-Atomen sind besonders gut leitfähig. An Anwendungen forscht man noch.
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| Chemiker forschen an den Batterien von morgen. |
- Ein wichtiger Punkt im Alltag ist die Energie. Energie muss gespeichert werden, die mit Hilfe von Sonne und Wind produziert wird. Das kann in Form von energiereichen Stoffen geschehen, wenn etwa aus Wasser das brennbare Gas Wasserstoff produziert wird. Oder in Form von Batterien, bei denen es zum Beispiel für Elektroautos darum geht, dass die Akkus lange halten und schnell geladen werden können.
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| Der durch Solar- oder Windenergie produzierte Wasserstoff kann zwar direkt als Brennstoff verwendet werden, ... | aber als Methan-Gas lässt er sich besser transportieren. | Oder man produziert die Flüssigkeit Methanol, die sich wie Benzin tanken lässt. | Redox-Flow-Batterie sind relativ neu. Man lädt sie nicht auf, sondern tauscht den Elektrolyten aus, um wieder Energie zu haben.
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| Chemiker analysieren die Umwelt auf Gifte oder die Reinheit wichtiger Stoffe. |
- Die Analyse der Umwelt ist wichtig, denn die Chemiker kennen Methoden um Gifte und die Zusammensetzung von Stoffen bestimmen zu können. Dies spielt bei der Kontrolle von Lebensmitteln (auch Wasser) und etwa Arzneimittel eine große Rolle.
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| Einfache Handversuche kann man verwenden, um schnell das Vorhandensein von Stoffen nachzuweisen. | Diese einfache Chromatographie, kann man auch zu Hause durchführen. | In größeren Laboren verwendet man allerdings eher Geräte, wie diese Gaschromatographen. |
 Aufgabe 1
Lies im Schulbuch die Seite 13 und beantworte schriftlich im Heft die Aufgaben 1-3. Überschrift bitte darüber schreiben!! |
Laborgeräte
Damit du Experimentieranleitungen nutzen kannst, musst du die Namen der Geräte kennen, die dort genannt werden. Du musst die Namen der Geräte auswendig lernen und auch aufgrund des verwendeten Material verstehen, für was man ein Gerät verwenden kann und für was nicht.
Die Namen der Geräte
| Aufgabe 2
Nutze im Buch die Seite 7, um das Arbeitsblatt (Anschauen oder Herunterladen) so weit wie möglich auszufüllen. Die restlichen Namen werden im Unterricht geklärt. |
Eine ausführliche Liste liefert der Wikipedia-Artikel Laborgerät .
| Aufgabe 3
Kennst du die Namen der Laborgeräte? Übe sie hier beim Zuordnungsquiz. |
Das Material der Laborgeräte
Die meisten Laborgeräte bestehen aus den folgenden Materialien:
Reagenzgläser im Reagenzglasständer
Messkolben
ein Peleusball
Pinzetten
Dabei ist die Auswahl nicht willkürlich, denn man verwendet natürlich das Material für ein Gerät, dass am besten zu den Anforderungen passt. Oder man hat verschiedene Varianten aus verschiedenen Materialien: gerade Plastik wird gerne verwendet, wenn etwas nicht zu viel beansprucht wird, aber leicht und billig sein soll.
Welche Vor- und Nachteile diese Materialien genauer haben, sollst du in den folgenden Quizzen entdecken. Dabei kannst du überprüfen, ob du dich schon gut auskennst!
| Aufgabe 4
Ordne die Vor- und Nachteile des jeweiligen Stoffe richtig zu und halte das richtige Ergebnis als Tabelle im Heft fest. |
Beweise dein Können und versuche die Millionen-Frage zu knacken! Hier geht es zum Quiz.
Chemie beschäftigt sich mit Stoffen. Was sind Stoffe aber genau?
| Das sind natürlich Stoffe in der Chemie | ... und was ist damit? |
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Stoffe sind all die Materialien, aus denen unsere Welt zusammengesetzt ist. Wieviele Stoffe es genau gibt, kann man vermutlich nicht sagen, aber eine wichtige chemische Organisation gibt schon mal mindestens 30 Millionen als Anzahl an.
Bisher haben wir uns, bei der Betrachtung der Laborgeräte, mit vier Materialien beschäftigt. Nicht alle davon kann man aber als chemischen Stoff bezeichnen. Und zwar ist das Holz - ein natürliches Material - eben kein reiner Stoff sondern ein Gemisch, dass zum Beispiel auch Wasser enthält und das Lignin. Und je nachdem, welche Sorte Holz man hat, sind dessen Eigenschaften recht unterschiedlich. Das ist für Chemiker zu ungenau. Und das gilt für alle Naturstoffe, weswegen man diese meist in der Chemie nicht als Beispiele nimmt.
Nun aber mal wirklich genauer: was sind chemische Stoffe?
Stoffe im chemischen Sinne
Ein chemischer Stoff ist ein Material oder allgemein alles in den Naturwissenschaften, was man man beobachten und untersuchen kann und auch eine Masse besitzt. Raumbereiche, die keine Materie enthalten, bezeichnet man als Vakuum. Elektromagnetische Wellen, wie zum Beispiel Licht werden ebenfalls nicht zur Materie gezählt. Umgangssprachlich werden chemische Stoffe auch mit dem Wort Substanz bezeichnet, das im Sprachgebrauch der Chemie aber auf Stoffe in fester Form, sog. Feststoffe, beschränkt ist. Sonst hat man Flüssigkeiten oder Gase.
Stoffe in der Chemie werden grob unterschieden in Reinstoffe (Elemente oder Verbindungen) und Gemische. Es gibt weitere Unterteilungen, zu denen wir dann später noch kommen werden.
Wichtige Reinstoffe in der Chemie, die du schon kennen wirst, sind z. B. Wasser, Kochsalz (Natriumchlorid), Eisen, Alkohol (Ethanol)
Wichtige Stoffgemische sind zum Beispiel Luft, Salzsäure, Natronlauge (wie auf den Laugenbrezeln), Bronze, uvm.
Jede Stoffportion besitzt eine Masse, hat ein Volumen (also einen Platzbedarf) und besitzt eine innere Energie bzw. Wärmeenergie. Die Form eines Körpers kann auch bei gleichem Stoff (Material) unterschiedlich sein (z. B. Eisendraht, -pulver, -blech, -kugeln, -wolle).
Merke dir folgendes:
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Aufgabe 5
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Stoffeigenschaften
Eine Stoffeigenschaft ist eine, für einen bestimmten Stoff, typische Eigenschaft. Sie kann mit den Sinnen wahrgenommen werden (z. B. der Geruch) oder nur mit Messgeräten erfassbar sein.
In der Chemie unterscheidet man Reinstoffe von Stoffgemischen, denn Reinstoffe haben immer die gleichen Eigenschaften, während bei Stoffgemischen die Eigenschaften von den Mischungsverhältnissen der Komponenten abhängen.
Wie du schon bei den Laborgeräten feststellen konntest, sind die Stoffeigenschaften wichtig für deren Anwendung. Wir werden aber bald noch eine wichtige Bedeutung kennenlernen.
| Aufgabe 6
Sammelt in Gruppen - in die ihr im Unterricht eingeteilt werdet - gemeinsam Stoffeigenschaften. Öffnet dann bitte nur den einen Link, der zu eurer Gruppe gehört. WICHTIG: Löscht nicht die Einträge von anderen Schülern (höchstens Rechtschreibefehler korrigieren)! Wenn ihr einige zusammen habt, sortiert die Eigenschaften. |
| Eine Stoffeigenschaft ist eine für einen bestimmten Reinstoff typische Eigenschaft. Sie kann mit den Sinnen wahrgenommen werden oder nur mit Messgeräten erfassbar sein.
Eine Stoffeigenschaft hängt nicht ab ...
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Wenn man die von euch genannten Eigenschaften etwas sortiert und fachlicher formuliert, dann haben wir das da bisher:
| Physikalische Stoffeigenschaften | Chemische Eigenschaften | Physiologische Eigenschaften |
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Werte, welche durch Messung und Experimente bestimmt werden. |
Verhalten in chemischen Reaktionen. |
Wahrnehmungen oder Auswirkungen auf die Umgebung |
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Aufgabe 6
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Probiere es aus!? Verstehst du schon die Begriffe und die gefährlichen Eigenschaften dieser Stoffe? Probiere es im Zuordnungs-Quiz aus!
Nutzung der Stoffeigenschaften zur identifizierung eines unbekannte Stoffes
Vergleich mit 5 weißen, pulverförmigen Feststoffen
Gegeben ist ein unbekannter weißer Feststoff, der pulverförmig ist. Es kommen fünf verschiedene Stoffe in Frage, die wir kennen. Das sind:
- Vitamin C
- Natron
- Backpulver
- Zucker
- Salz
| Aufgabe 8
Überlege dir Eigenschaften, mit denen du diese Stoffe unterscheiden könntest. Finde also jeweils typische Eigenschaften. |
Kennenlernen des Bunsenbrenners
| Aufgabe 9
Beschrifte das ausgeteilte Arbeitsblatt, um die Bestandteile des Bunsenbrenners kennenzulernen. Nutze dazu das Buch auf Seite 18 - V1. |
Die verschiedenen Brenner-Arten auch von innen:
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| Aufgabe 10
Zünde entsprechend der Anleitungen auf dem Arbeitsblatt und dem Buch (S. 18 - V 1) den Bunsenbrenner an. Jeder sollte das mindestens zweimal gemacht haben. |
| Aufgabe 11
Untersuche die Flamme mit und ohne Luftzufuhr: Halte das Magnesiastäbchen in die verschiedenen Flammen. |
Warum dieser Unterschied mit und ohne Luft?
